Robotique Robot 4 roues motrices : besoin de synchroniser ?

[gassiune]

Bonjour à tous,

Tout est dans le titre, ou presque. Je me pose donc la question suivante : est-il nécessaire de "synchroniser" les roues arrières par rapport aux roues avant dans le cas d'un robot à 4 roues motrices, typiquement un modèle comme celui-ci :

J'ai encore pas mal de questions relatives à ça mais j'attends de voir vos réponse avant (pour pas tout mélanger).

 

[boby67]

Bonsoir,

Je n'y connais rien en robots, mais si tu veux que le robot avance en ligne droite, il me semble absolument nécessaire que les 4 roues soient synchronisées .
Toute désynchronisation entraîne forcément une déviation de la direction.

Salutations cordiales.

 

[victorjung]

oui et non,
je dirais que si tu utilise des moteurs un peu bien, la différence de vitesse des moteurs sera pas énorme pour une commande identique, et les roues patineront/se ralentiront toute seule pour s'équilibrer.
En revanche es différences gauche droite, feront que le robot tourne légèrement mais si il est téléguidé, le pilote corrigera certainement instinctivement sans s'en rendre compte.que
Cependant si tu veux faire le truc au top, ca ne peut être mieux de les synchroniser.

 

[vax]

Rien que pour l'économie d'énergie (et donc l'autonomie) la synchro se justifie.

 

[Rebus]

A condition que le terrain soit parfaitement plan ....
Mais si on prévoit 4 roues motrices, c'est pour évoluer sur terrain accidenté et dans ce cas il faut plus qu'une synchronisation.

 

[vres]

je verrai bien 2 roues asservies en vitesse ou position et 2 roues asservies en couple.

 

[jacounet]

Salut .
J'ai fait ou plutôt commencé à faire , ça traîne (pas fini depuis 8 ans ) un robot jardinier deux roues arrières motrices ...la synchro n'est pas nécessaire , si la vitesse est lente et si le robot est télécommandé.
Maintenant j'ai changé les moto-réducteurs et on peut mettre un disque sur le moteur ( donc 500 fois plus rapide) à 2, 4 ,8,16 secteurs ...donc on pourrait synchroniser au 1/500 ème de la circonférence de la roue , soit à 1.9 mm près.=> prouesse technique un peu inutile dans mon cas .
Maintenant si on veut aller photographier ou attraper un objet situé à 1 km avec précision ( la NASA quoi) ...y-a intérêt à bien connaître la distance parcourue par chaque roue , donc " synchroniser" d'une certaine manière ... surtout à 4 roues motrices , sauf si on veut avoir les 2 roues avant qui freinent les 2 roues arrières ou le contraire ...
Il y-a peut-être ( à vérifier) la possibilité de mettre les moteurs avant et arrière 2 à deux en série ( si moteurs continus à balais classique et de même type et même caractéristique) ...et il devrait y avoir auto-régulation de la vitesse .
Evidemment si on a mis des moteurs pas à pas ou des moteurs continus sans balais ...autre problème et autre solution à y acoller.
Tout dépend de l'usage ....je pense .
A moins que l'on veuille démontrer la définition de jean Charles dans la foire aux cancres " la lièvre est un animal rapide qui a les deux pattes de devant pour courir et les deux pattes de derrière pour freiner " .

A+ . Jac

 

[philippe2]

Bonjour,

J'ai bien lu que la question porte sur le pilotage et couplage des moteurs de propulsion, mais j'ai quelques questions ou remarques car se sujet a éveillé ma curiosité.
- Comment est garanti l'équilibrage des forces de contact au sol des 4 roues ? Par exemple, sur un tracteur agricole sans suspension, l'essieu avant peu basculer sur un pivot à axe horizontal pour conserver une charge équilibrée entre les deux roues. Je ne vois pas ce dispositif sur la photo.
- En ce qui concerne les différentiels de vitesse entre les roues, dus aux changements de direction ou au franchissement d'obstacle par une seule des roues, tout couplage (y compris mécanique) doit le permettre. Avec une limitation du différentiel de vitesse limitée pour éviter de planter le véhicule en cas de perte d'adhérence d'une ou plusieurs roues. La transmission mécanique répondant à la question avec un moteur unique doit avoir trois différentiels à glissement limité, un par essieu et un entre essieu avant et arrière.
C'est donc à mon humble avis dans ce sens que le cahier des charges du couplage et pilotage des 4 moteurs en question devrait être orienté.

Bien cordialement,

 

[Rebus]

C'est tout à fait ça !
Je planche depuis un moment sur le pilotage différentiel d'un engin chenillé, donc deux moteurs seulement et ce n'est pas évident d'assurer un déplacement rectiligne de l'engin, sur terrain accidenté.
Mais avec 4 moteurs, là je ne sais pas trop comment traiter le problème.
Par logiciel, je précise.

 

[philippe2]

Bonjour Rebus,

La problématique est effectivement d'un point de vue de "mécanicien", avec comme hypothèse un véhicule à moteur unique pour 4 roues motrices, et une solution est 3 différentiels à glissement limité.
D'un point de vue "d'électromécanicien programmateur" je pense que c'est transposable (mais je n'ai aucune compétence dans ce domaine). La consigne est un cap (direction) et une vitesse du robot, équivalent au régime moteur d'un 4x4.
En complément : si le robot n'a pas de liaison au sol "isostatique" contrairement à un tracteur, il y a nécessité d'anticiper la situation qu'une des 4 roues pourra être "en l'air". D'où ma question sur cet aspect.

Pour l'engin chenillé cela me fait penser à quelque chose d'un peu équivalent à roues. Certains bobcat n'ont pas de roues directrices, et se pilotent comme les Caterpillar. Pour un robot cela pourrait pas mal simplifier et alléger (mais au détriment des pertes d'énergies par frottement des roues au sol), donc avec un bilan énergétique (et aussi technico-économique) pas simple à faire. Mais si l'envie me prenait un jour d'en faire un c'est vers cette solution que je m'orienterai.

Bien cordialement,

Edit :
Pour le robot en photo 4 moteurs de propulsion, 4 pour le contrôle de direction de chaque roue. 8 moteurs au total si j'ai bien vu.
Pour un robot type "bobcat" 2 suffisent... Bien plus simple en mécanique et en contrôle électronique.

 

[stanloc]

Si par synchroniser vous pensez que si une roue fait un tour l'autre fait aussi un tour, la réponse est NON, il ne faut pas cela : c'est pour ça qu'on a inventé le pont différentiel car si les roues sont solidaires du même arbre on ne peut pas tourner et on va dans le mur.
Stan

 

[gassiune]

Hé bien, je n'aurais pas cru susciter tant de réponses !

Je vais essayer de clarifier histoire de ne pas partir dans tout les sens.
Il est ici question d'un robot à 4 roues motrices avec 1 moto-réducteur par roue. Le robot évolue en milieu extérieur plus ou moins accidenté. L'appui au sol des roues est réalisé par une variante 4 roues d'une "suspension" rocker bogie.

Ce qui m'intéresse ici n'est pas de savoir s'il faut que les roues soient asservies pour rouler droit mais si il est nécessaire de mesurer une quelconque information (vitesse / distance / couple) au niveau des moteurs arrières pour les "synchroniser" par rapport aux moteurs avant.

Si je demande c'est parce que je suis en train de concevoir la carte de gestion des moteurs et d'un point de vue purement pratique il faut que je sache si je doit gérer 2 codeurs ou 4. C'est aussi parce que je veux faire les choses correctement .

Ps: J'ai oublié un détail qui peut avoir son importance : En plus du fait que le robot puisse tourner à la manière d'un char, chaque roue est orientable par un moteur dédié.

Merci.

 

[philippe2]

Bonjour,

Il s'agit d'une question qui demande un avis de spécialiste dans le domaine, puisque tu n'as pas trouvé ce que tu cherchais dans les réponses déjà faites.

Bien cordialement,

 

[pwet]

C'est un beau mouton à cinq pattes que tu nous montres là

Voici l'avis d'un pragmatique :
Si t'as seule question c'est de savoir si tu ajoutes ou pas des entrées codeurs, et bien ajoutes les. Si t'en as pas besoin, ne les câbles pas, si t'en as besoin câbles les.
Je pars du principe qu'ajouter la gestion de deux codeurs sur un bestiau pareil, ce n'est pas une contrainte forte.

Mais plutôt que de chercher à mesurer la vitesse des roues arrières et d'utiliser cette information comme consigne pour les roues avant, j'imposerais des vitesses cohérentes sur les 4 roues.

 

[stanloc]

Ps: J'ai oublié un détail qui peut avoir son importance : En plus du fait que le robot puisse tourner à la manière d'un char, chaque roue est orientable par un moteur dédié.

Merci.

Redondance inutile. Un char n'a que deux chenilles et non pas 4 roues. La seule chose à prévoir c'est de monter les deux roues du même arbre avec un différentiel soit mécanique soit électrique/électronique mais avec un blocage de différentiel de préférence pour le cas où une des roues patinerait.
La remarque de pwet est très judicieuse
Pour moi le première chose à faire lorsqu'on veut faire un engin tout-terrain c'est de le doter d'une suspension à roues indépendantes et à très grand débattement. Voir les voitures qui faisaient le "vrai" Paris-Dakar.
La 2 CV Citroën marqua son époque à ce sujet.
Stan

 

[Rebus]

Redondance inutile. Un char n'a que deux chenilles et non pas 4 roues.

Tout dépend de l'utilisation de cet engin.
En regardant bien, il n'est pas taillé pour du Tout Terrain, aucune suspensions.
Par contre l'orientation possible de chacune des roues motrices, laisse la possibilité d'un déplacement dans toutes les directions tout en gardant un cap fixe.
et enfin, le nombre de caméras embarquées et les multiples ventilateurs sur le coté laisse supposer une électronique assez lourde du genre traitement d'image ...

 

[philippe2]

Redondance inutile. Un char n'a que deux chenilles et non pas 4 roues. La seule chose à prévoir c'est de monter les deux roues du même arbre avec un différentiel soit mécanique soit électrique/électronique mais avec un blocage de différentiel de préférence pour le cas où une des roues patinerait.
La remarque de pwet est très judicieuse
Pour moi le première chose à faire lorsqu'on veut faire un engin tout-terrain c'est de le doter d'une suspension à roues indépendantes et à très grand débattement. Voir les voitures qui faisaient le "vrai" Paris-Dakar.
La 2 CV Citroën marqua son époque à ce sujet.
Stan

Oui et oui pour les suspensions hydrauliques archi-molles mais très amorties y compris (surtout) en détente, ainsi que pour le système à ressort de la 2CV qui est subtile avec interaction des trains avant et arriére. J'ai usé 2 BX et 2 Xantia équipées de système hydro-pneumatique, sans avoir jamais mal au cul sur des routes improbables, et sans aucune anxiété à prendre le bas côté avec un autre véhicule en face, moins "armé" et sans lever le pied.
Ceci dit cela ne répond pas à la question du pilotage de moteurs encore que...

 

[stanloc]

@philippe 2 ; tu mélanges suspension hydraulique qui comporte un asservissement d'assiette et suspension à roues indépendantes à grand débattement. Par ailleurs il faut tout lire d'une citation car j'ai aussi répondu à la question posée.
Stan

 

[philippe2]

Bonsoir,

Pas de confusion de ma part, et oui pwet a tout dit.

Cordialement,

PS (edit) : pour les deux systèmes de suspension, à ressort et grand débattement ou hydraulique, leur communauté de choix technique est une raideur faible, garantissant que toutes les roues sont au contact au sol avec une charge suffisante pour assurer la motricité, le freinage et le contrôle de direction.
Là visiblement ce n'est pas la question posée puisque de par sa conception isostatique ce robot garantit ce contact homogène (à faible vitesse assurément en "quasi statique", le comportement dynamique à grande vitesse est une autre question mais hors sujet). J'espère, je souhaite que l'auteur de ce topic en toute cordialité nous pardonnera toi et moi d'avoir un peu floodé.

 

[gassiune]

Merci pour vos avis.

Je vais prévoir des entrées supplémentaire au cas où.

 

[gassiune]

En regardant bien, il n'est pas taillé pour du Tout Terrain, aucune suspensions.

Non.

Le "Rocker-bogie" est bel et bien un système de suspension. Pour les robots à roue il permet un haut degrés de franchissement tout en gardant la totalités des roues en contact avec le sol. J'avais laissé un lien explicatif dans mon 2éme message.

 

[Rebus]

Moi aussi, je laisse tomber ce topic, il n'y a aucune suspension

Non.

Le "Rocker-bogie" est bel et bien un système de suspension. Pour les robots à roue il permet un haut degrés de franchissement tout en gardant la totalités des roues en contact avec le sol. J'avais laissé un lien explicatif dans mon 2éme message.

Et bien je vais aller me coucher en ayant appris quelque chose !
Je n'avais pas remarqué le lien dans le message et du coup je l'ai suivi ...
Merci pour ces infos,
Bonsoir à tous

 

[MrDUS31]

Bonjour gassiune,

Très intéressant ton robot !
C'est un prototype d'expérimentation pour un robot d'exploration planétaire ?
Il n'y a pas énormément de laboratoires en France qui travaillent sur ce sujet, tu pique ma curiosité

Le rocker bogie est une invention géniale. On peut notamment admirer celui de Curiosity sur la maquette échelle 1:1 qui se trouve à la Citée de l'Espace à Toulouse

Mon avis sur ta question est : oui. Il vaut mieux prévoir un asservissement de vitesse sur les 4 roues de propulsions. Cela évitera que certains moteurs travaillent toujours plus que les autres, ce qui réduirait la puissance mécanique totale disponible.
Pense d'autre part au comportement lors du franchissement de pierres. Même si les rovers spatiaux n'ont pas l’habitude de prendre des risques au niveau franchissement, une roue non asservie risque d'avoir du mal à franchir une pierre à peine supérieure au rayon de la roue !
La roue en situation de franchissement doit fournir momentanément plus de puissance motrice que les autres : l'asservissement de vitesse prendra cela en charge.
Idéalement, il faudrait même qu'elle accélère par rapport aux autres puisqu'elle doit parcourir plus de distance en roulant par dessus l'obstacle. Par contre, cela n'est pas évident à mettre en œuvre...
Je vois que ton rover est équipé d'un banc VME, cela peux permettre de compenser une dérive pendant le déplacement. Encore faut-il pouvoir l'exploiter pendant le mouvement et avoir la puissance de calcul nécessaire pour traiter la stéréovision "en live"

S'il est permis de poser des questions
- Qu'utilise tu comme récepteur GPS ?
- La boite jaune et noire, c'est le Wifi ?

A+

Mr DUS

 

[gassiune]

J'aurais bien aimé posséder ce robot là mais pas de bol il appartient à la NASA (modèle K10).
Mon robot sera similaire concernant la partie motrice (châssis rocker bogie et holonomie) c'est pourquoi j'ai pris cette photo pour illustrer mes propos.

Je note biens tes remarques je vais réfléchir à tout ça.

 

[coredump]

Je dirais qu'il faut absolument un asservissement en vitesse de chacun des moteurs mais aussi un asservissement en courant (couple). La raison est qu'il faut que tu maitrises a la fois le glissement entre les roues et que tu utilises l'information du couple pour prévoir ce glissement.
On peut meme se poser la question du retour de position de la roue afin se savoir dans quelle configuration géometrique tu es.

 

[gassiune]

Ok. Concrètement que faut il comme matériel pour capter le courant des moteurs ?

 

[vres]

Effectivement il faut une commande couple.
Personnellement vu que la machine peut ce déplacer dans 2 directions, je verrai 2 asservissements: Un pour gauche et Un pour droite.
Chaque roue est équipée d'un codeur et la position gauche est donnée par la moyenne des 2 roues gauches et la position droite est donnée par la moyenne des 2 roues droites.
De cette façon on a pas de problème de synchronisation, pas de patinage et donc une mesure de déplacement plus précise.